一：背景 1. 講故事 在分析旅程中，總會有幾例控制台的意外卡死導致的生產事故，有經驗的朋友都知道，控制台卡死一般是動了 快速編輯視窗 的緣故，截圖如下： 雖然知道緣由，但一直沒有時間探究底層原理，市面上也沒有對這塊的底層原理介紹，昨天花了點時間簡單探究了下，算是記錄分享吧。 二：幾個疑問解答 1. ...
一：背景
1. 講故事
在分析旅程中，總會有幾例控制台的意外卡死導致的生產事故，有經驗的朋友都知道，控制台卡死一般是動了 快速編輯視窗 的緣故，截圖如下：
雖然知道緣由，但一直沒有時間探究底層原理，市面上也沒有對這塊的底層原理介紹，昨天花了點時間簡單探究了下，算是記錄分享吧。
二：幾個疑問解答
1. 界面為什麼會卡死
相信有很多朋友會有這麼一個疑問？控制台程式明明沒有 message loop 機制，為什麼還能響應 視窗事件 呢？
說實話這是一個好問題，其實 Console 之所以能響應 視窗事件，是因為它開了一個配套的 conhost 視窗子進程，用它來承接 UI 事件，為了方便闡述，上一段定時向控制台輸出的測試代碼。
static void Main(string[] args)
{
for (int i = 0; i < int.MaxValue; i++)
{
Console.WriteLine($"i={i}");
Thread.Sleep(1000);
}
}
將程式跑起來，再用 process explorer 觀察進程樹即可。
接下來用 windbg 附加到 conshost 進程上，觀察下有沒有 GetMessageW。
0:005> ~* k
0 Id: 3ec8.2c20 Suspend: 1 Teb: 000000d2`92014000 Unfrozen
# Child-SP RetAddr Call Site
00 000000d2`922ff798 00007fff`a3e45746 ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 000000d2`922ff7a0 00007fff`a60b5bf1 KERNELBASE!DeviceIoControl+0x86
02 000000d2`922ff810 00007ff6`9087a790 KERNEL32!DeviceIoControlImplementation+0x81
03 000000d2`922ff860 00007fff`a60b7614 conhost!ConsoleIoThread+0xd0
04 000000d2`922ff9e0 00007fff`a66a26a1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14
05 000000d2`922ffa10 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21
...
2 Id: 3ec8.1b70 Suspend: 1 Teb: 000000d2`9201c000 Unfrozen
# Child-SP RetAddr Call Site
00 000000d2`9227f858 00007fff`a4891b9e win32u!NtUserGetMessage+0x14
01 000000d2`9227f860 00007ff6`908735c5 user32!GetMessageW+0x2e
02 000000d2`9227f8c0 00007fff`a60b7614 conhost!ConsoleInputThreadProcWin32+0x75
03 000000d2`9227f920 00007fff`a66a26a1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14
04 000000d2`9227f950 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21
...
2. 進程間如何通訊
這個問題再細化一點就是Client 端通過 Console.WriteLine($"i={i}"); 寫入的內容是如何被 Server 端的conhost!ConsoleIoThread 方法接收到的。
熟悉 Windows 編程的朋友都知道：Console.WriteLine 的底層調用邏輯是 ntdll!NtWriteFile -> nt!IopSynchronousServiceTail ，前者是用戶態進入到內核態的網關函數，後者是用戶將irp丟到線程的請求包隊列後進入休眠(KeWaitForSingleObject)，直到驅動提取並處理完之後喚醒。
說了這麼多，怎麼去驗證呢？
- 客戶端下斷點
0: kd> !process 0 0 ConsoleApp2.exe
PROCESS ffffe001b5e51840
SessionId: 1 Cid: 0e8c Peb: 7ff7ab226000 ParentCid: 09d4
DirBase: 18079000 ObjectTable: ffffc00036965200 HandleCount: <Data Not Accessible>
Image: ConsoleApp2.exe
0: kd> bp /p ffffe001b5e51840 nt!IopSynchronousServiceTail
0: kd> g
Breakpoint 0 hit
nt!IopSynchronousServiceTail:
fffff802`a94f3410 48895c2420 mov qword ptr [rsp+20h],rbx
3: kd> k
# Child-SP RetAddr Call Site
00 ffffd000`f6477988 fffff802`a94f2e80 nt!IopSynchronousServiceTail
01 ffffd000`f6477990 fffff802`a916db63 nt!NtWriteFile+0x680
02 ffffd000`f6477a90 00007ffc`2fed38aa nt!KiSystemServiceCopyEnd+0x13
03 0000009f`0743dbd8 00007ffc`2cd1d478 ntdll!NtWriteFile+0xa
04 0000009f`0743dbe0 00000000`00000005 0x00007ffc`2cd1d478
05 0000009f`0743dbe8 0000009f`0743dcf0 0x5
06 0000009f`0743dbf0 0000009f`0978c9b8 0x0000009f`0743dcf0
07 0000009f`0743dbf8 00007ffc`2986e442 0x0000009f`0978c9b8
08 0000009f`0743dc00 0000009f`0743dc30 0x00007ffc`2986e442
09 0000009f`0743dc08 0000009f`0743de00 0x0000009f`0743dc30
0a 0000009f`0743dc10 00000000`00000005 0x0000009f`0743de00
0b 0000009f`0743dc18 00000000`00000000 0x5
3: kd> tc
nt!IopSynchronousServiceTail+0x70:
fffff802`a94f3480 e8ebf1b5ff call nt!IopQueueThreadIrp (fffff802`a9052670)
- 服務端下斷點
conhost端的提取邏輯是在 conhost!ConsoleIoThread 方法中，它的內部調用的是 kernelbase!DeviceIoControl 函數，這個方法挺有意思，可以直接給驅動程式下達命令，方法簽名如下：
BOOL DeviceIoControl(
HANDLE hDevice,
DWORD dwIoControlCode,
LPVOID lpInBuffer,
DWORD nInBufferSize,
LPVOID lpOutBuffer,
DWORD nOutBufferSize,
LPDWORD lpBytesReturned,
LPOVERLAPPED lpOverlapped
);
提取完了之後會通過 conhost!DoWriteConsole 向控制台輸出，接下來可以下個斷點驗證下。
0:000> bp conhost!DoWriteConsole
0:000> g
Breakpoint 0 hit
conhost!DoWriteConsole:
00007ff6`90876ec0 48895c2410 mov qword ptr [rsp+10h],rbx ss:00000095`d627f738=0000000000000000
0:000> r
rax=000000000000000c rbx=00000095d627f7b0 rcx=000002370df76cc0
rdx=00000095d627f768 rsi=00000095d627f7c0 rdi=00000095d627f7f0
rip=00007ff690876ec0 rsp=00000095d627f728 rbp=00000095d627f8f9
r8=000002370bedf010 r9=00000095d627f7b0 r10=000002370df76cc0
r11=000002370e0c9d00 r12=00000095d627f970 r13=000002370bedf010
r14=000002370bedf010 r15=0000000000000000
iopl=0 nv up ei pl zr na po nc
cs=0033 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000246
conhost!DoWriteConsole:
00007ff6`90876ec0 48895c2410 mov qword ptr [rsp+10h],rbx ss:00000095`d627f738=0000000000000000
0:000> du 000002370df76cc0
00000237`0df76cc0 "i=18.."
可以看到果然有一個 i=18，這裡要提醒一下，要想看方法的順序邏輯，可以藉助 perfview。
3. 為什麼快捷編輯之後就卡死
conhost 的源碼不是公開的，不過可以感官上推測出來。
-
快速編輯視窗 被用戶啟用後， GetMessage 會感知到這個自定義的 MSG 消息。
-
這個消息的邏輯會讓 server 處理Client消息的流程一直處於等待中，導致 Client 的 IopSynchronousServiceTail 不能被喚醒，導致一直處於阻塞中，類似 Task 的完成狀態一直不被設置。
接下來可以驗證下 快速編輯視窗 的處理消息碼是多少，只要在控制台點一下滑鼠。參考腳本如下：
0:004> bp win32u!NtUserGetMessage "dp ebp-30 L2 ; g"
0:004> g
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000404
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000404
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000201
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000405
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000202
00000095`d61ffae0 00000000`00130e6e 00000000`00000200
從 chaggpt 中對每個消息碼的介紹，可以看到會有一個 405 的自定義消息，這個就是和 快速編輯視窗 有關的。
三：總結
這篇就是我個人對視窗卡死的推測和記錄，高級調試不易，如果大家感興趣，歡迎補充細節。
